Вакуум-насосы

Перемещение жидкостей, сырья и мясопродуктов по трубам может осуще­ствляться не только под давлением, но и под вакуумом, для создания которого используют вакуум-насосы.

Однако вакуум применяют не только для транспортировки продукции по трубам. Его применяют для создания разрежения в технологических аппаратах при сушке, выпаривании или конденсации различных продуктов, для отсоса воз­духа из полиэтиленовых пакетов при фасовке продукции, закатке консервных банок, шприцевании фарша в колбасную оболочку и других технологических процессах.

Вакуум, широко применяемый на мясо- и птицекомбинатах, позволяет ме­ханизировать и интенсифицировать многие производственно-технологические операции.

Вакуум-насосы делят на две основные группы: поршневые и ротационные

Вакуум можно получить и при работе струйного насоса, однако по сравне­нию с механическими струйные насосы имеют низкий к. п. д. и небольшую про­изводительность .

В поршневых вакуум-насосах основным рабочим органом является поршень, со­вершающий возвратно-поступательные движения в цилиндре и создающий не­обходимое разрежение путем отсасывания воздуха, газа или пара из трубопрово­да или технологического аппарата

В ротационных вакуум-насосах рабочим органом является ротор, эксцен­трично установленный внутри корпуса, имеющий лопасти, кулаки или пластины, при вращении которых захватываются порции воздуха или газа, сжимаются и проталкиваются

Вакуум-насосы различают по расположению цилиндра (горизонтальные, вертикальные), по виду привода (паровая машина, электродвигатель), по количе­ству цилиндров и ступеней сжатия.

Насосы, откачивающие сухую смесь газов, воздуха или паров, насыщаю­щих их, называют суховоздушными.

Насосы, откачивающие смеси воздуха, газов и воды (в капельном состоя­нии), называют мокровоздушными.

Сторона, на которой вакуум-насос создает разрежение, называется всасы­вающей; другая сторона, куда поступают откачиваемые газы, называется нагне­тательной.

Разность давлений по обе стороны вакуум-насоса тем больше, чем глубже вакуум, создаваемый насосом. Для разобщения нагнетательной и всасывающей сторон служат клапаны или другие устройства, устанавливаемые, как правило, на нагнетательной стороне.

Одним из обязательных условий хорошей работы вакуумной установки яв­ляется полное устранение неплотностей на всасывающей стороне, просачивания газов или паров через разобщающие клапаны и исправность насоса.

Выбор конструкции насоса и схемы его включения в технологическую ли­нию зависит от рода откачиваемого продукта и назначения вакуумной установки.

Суховоздушные вакуум-насосы применяют для перекачки легко испаряю­щихся жидкостей, отсасывания воздуха в фаршемешалках, вакуумной транспор­тировки мясопродуктов.

Для улавливания паров отсасываемой жидкости или продукта устанавли­вают конденсаторы и ловушки.

Мокровоздушные вакуум-насосы применяют для откачивания паров, со­держащих воду в капельном состоянии, например при переработке жирового и технологического сырья в горизонтальных котлах, в выпарных и экстракцион­ных процессах.

Устанавливая конденсаторы в таких вакуумных установках, можно обес­печить конденсацию выделяемых паров и уменьшить объем смеси, откачиваемой насосом. Для конденсации используют воду или рассол.

Суховоздушный одноступенчатый вакуум-насос ВНП-3. Этот насос (рис. 51) широко применяется на мясокомбинатах. Он обеспечивает вакуум до 90% (давление всасывания 0,015— 0,018 Мн/м ). Диаметр его поршня 310 мм, ход поршня 150 мм, число оборотов вала 200 в минуту, производительность 180

м /ч, мощность электродвигателя 5,2 квт.

Тип насоса — горизонтальный, одноцилиндровый, двойного действия, с приводом от электродвигателя через ременную передачу.

Насос состоит из цилиндра 1, имеющего переднюю крышку 2 и золотнико­вую распределительную коробку 3. В цилиндре движется поршень 4, укреплен­ный на штоке 5, проходящем через сальниковое уплотнительное устройство 6 на задней крышке цилиндра. Шток приводится в движение от кривошипно­шатунного механизма приводится в движение также золотниковое распредели­тельное устройство 10.

ііх^г

Рис. 51. Суховоздушный вакуум-насос ВНП-3:

1 — цилиндр; 2 — передняя крышка; 3 — золотниковая коробка; 4 - поршень;

5 — шток; 6 — сальник; 7 — крейцкопф: 8 — шатун; 9 — коленчатый вал 10 — распределительное устройство; 11 — шкив-маховик.

При движении поршня слева направо золотниковое распределительное устройство соединяет левую полость цилиндра со всасывающей стороной и воз­дух засасывается в цилиндр. Одновременно из правой полости цилиндра воздух выталкивается в нагнетательную сторону, так как всасывающий канал этой по­лости плотно закрыт золотником.

При обратном движении поршня золотник перемещается и перекрывает каналы так, что воздух засасывается в правую полость цилиндра, а выталкивает­ся из левой.

За один рабочий ход происходит два всасывания и два выталкивания, по­этому этот насос называют насосом двойного действия.

Основным условием для удовлетворительной работы вакуум-насоса явля­ется необходимая плотность прилегания золотника к каналам (или плотность по­садки клапанов), исправность сальникового устройства, прокладок в крышках цилиндра, поршневых колец.

Перед пуском насос сначала осматривают, вручную проворачивают на один-два оборота приводной шкив-маховик открывают масленки, проверяют на­личие и подачу смазки открывают запорный клапан на нагнетательной стороне, открывают вентиль для подачи охлаждающей воды в рубашку цилиндра закры­вают запорный вентиль на всасывающей стороне затем включают электродвига­тель и проверяют показание вакуумметра, который должен показывать макси­мальный вакуум, соответствующий паспорту насоса.

Затем постепенно открывают запорный вентиль на всасывающей стороне и включают насос в работу. При работе насоса следят за нормальным нагревом всех вращающихся и трущихся деталей (цилиндра, сальника, подшипников и пр.), температурой воздуха, удаляемого из цилиндра (должна быть не выше 60° С), наличием смазки, прочностью крепления всех ограждений.

Мокровоздушный вакуум-насос ВНК-ЗМ. Этот насос (рис. 52) также го­ризонтальный, поршневой, двойного действия; только вместо золотникового распределительного устройства в нем установлены тарельчатые клапаны. Насос предназначен для откачки влажного воздуха или пара и создания вакуума до 85% в различных технологических процессах.

Диаметр поршня насоса 310 мм, ход поршня 150 мм, число оборотов вала 165 в минуту, потребная мощность 5,5 квт. Производительность насоса 140 м /ч.

Электродвигатель 1 мощностью 7 квт и числом оборотов 730 в минуту, че­рез шкив и клиноременную передачу 2 приводит во вращение маховик 3 вакуум- насоса и далее через кривошипно-шатунный механизм 4 поршень насоса 5. Ход поршня насоса 150 мм, число цилиндров 1, число ступеней сжатия 1.

Поршень движется в цилиндре 6, где расположены всасывающие нагнета­тельные тарельчатые клапаны 7 и патрубки для присоединения трубопроводов

• всасывающего 8 и нагнетательного 9. Специальные сальники 10 обеспечи­вают необходимую плотность в местах прохода вала через крышки цилиндра.

Производительность вакуум-насосов определяют по формуле

2 = 60Л^-АБп м³/ч, (1-90)

где А, — коэффициент подачи, зависящий от сопротивления при всасыва­нии, пропусков воздуха от неплотностей и пр.; практически принимают равным 0,7 —0,8;

Б — диаметр цилиндра, м;

А — число рабочих полостей; для насосов двойного действия А = 2;

8 — полезный ход поршня, м (за вычетом мертвого пространства и ширины щелей или окон);

п— число двойных ходов поршня в минуту.

Рис. 52. Мокровоздушный поршневой вакуум-насос ВНК-ЗМ:

1 — электродвигатель; 2 — клиноременная передача; 3 — маховик (шкив) вакуум-насоса; 4 — кривошипно-шатунный механизм; 5 - поршень; 6 - цилиндр; 7 - тарельчатые клапаны; 8 - патрубок всасывающего трубопровода; 9 - патрубок на­гнетательного трубопровода; 10 - сальник цилиндра.

Мощность двигателя к суховоздушному поршневому вакуум-насосу опре­деляют по формуле

N = —^1,2^~— квт, (1-91)

3600-1000/7

где А — удельная работа, расходуемая на отсос, сжатие и вытеснение 1 м воздуха. Практически можно принимать А = 48000 + 50000 дж/м ;

О — производительность насоса, м³/ч;

г) — общий приведенный к. п. д. насоса, учитывающий механические потери мощности (г| = 0,7 + 0,75).

Мощность двигателя к мокровоздушному поршневому вакуум-насосу оп­ределяют по формуле

^_1А[Ад + {р_и-рМ 60-1000/7

где А — удельная работа, расходуемая на отсос, сжатие и вытеснение 1 м воздуха; можно принимать А = = 50 000 дж/м ;

О — производительность насоса, м /мин; р_н — давление в нагнетательной линии, н/м²; р_в — давление во всасывающей линии, н/м²;

\¥ — объем жидкости, откачиваемой насосом, м³/мин.

Пример. Определить производительность и потребную мощность двигате­ля одноцилиндрового горизонтального поршневого суховоздушного вакуум- насоса ВНП-3 для откачки воздуха, если диаметр цилиндра насоса равен 310 мм, ход поршня 150 мм, число двойных ходов поршня (оборотов вала) 200 в минуту, коэффициент подачи 0,75 и к. п. д. (общий) 0,7.

Производительность насоса по формуле (I — 90) будет равна

жП² 314•0 31² я

2 = 601 АБп = 60 • 0,75 • - - 2 • 0,15 • 200 = 204 м7ч.

Потребная мощность двигателя по формуле (1 - 91) составит

1,2АО 1,2-48000-204 „ „

N = — = = 4,7 квт.

3600-1000/7 3600-1000-0,7

Ротационный вакуум-насос. Эти насосы применяют также для создания вакуума в технологических аппаратах. В отличие от поршневых насосов в каче­стве рабочего органа ротационных насосов используют вращающиеся детали (ротор с .пластинами, кулаки, эксцентрики и т. п.).

Производительность суховоздушных ротационных вакуум-насосов на­ходят по следующей формуле:

б = бОЛУЬп м³/ч (1-93)

где X — коэффициент подачи насоса (X = 0,5 + 0,6);

• — объем воздуха, захватываемый одной лопастью (или кулаком) за один оборот, м³;

Ь — число лопастей (кулаков) насоса; п — число оборотов вала (ротора насоса) в минуту.

Производительность ротационных вакуум-насосов от 0,5 до 40 м /мин. Они компактны, несложны в обслуживании, дают возможность доводить оста­точное давление до 0,01 мм рт. ст.

На мясокомбинатах сравнительно редко используют суховоз-душные ро­тационные вакуум-насосы РВН-25, РВН-50, РВН-65, имеющие соответственно производительность 25, 50 и 65 м /мин, число оборотов ротора 485 в минуту, мощность электродвигателя 55—100 квт.

Более широко применяются водокольцевые ротационные мокровоздушные вакуум-насосы РМК-4 производительностью 27 м /мин, обеспечивающие макси­мальное разрежение до 95%, мощностью электродвигателя 75 квт. Эти насосы допускают отсасывание газов, содержащих капельную жидкость или даже ча­стицы твердых примесей.